CN103589113A - 一种导热封装绝缘材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种导热封装绝缘材料及其制备方法，所述导热封装绝缘材料的组分包括：环氧树脂、聚酰胺、促进剂和抗氧剂，该导热封装绝缘材料的组分还包括碳化硅、碳纤维和增韧增容剂；所述各组分的重量份组成为：环氧树脂100、碳化硅20～30、碳纤维10～15、增韧增容剂8～12、聚酰胺5～8、促进剂1～3、抗氧剂0.5。本发明的制备方法简便，容易实现，通过创造性地加入碳纤维，提高了材料的耐热性能、导热性能和韧性，所制备的导热封装绝缘材料不仅保持了原有的耐化学环境性能，而且具有优异的力学综合性能、导热和绝缘性能，在电子封装领域具有较大的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及绝缘材料技术领域，特别是涉及一种导热封装绝缘材料及其制备方法。
背景技术
在电子、信息工业中，许多功能元件在组装完成后还需要封装成为一个整体，以提高其性能和使用寿命。作为封装材料，既不能影响元件的性能，还要起到保护的作用。目前，随着电子、信息工业和科学技术的发展，人们对封装材料提出了导热、绝缘、必要的力学性能和耐化学环境等方面的要求。然而，金属材料和高分子材料单独使用均不能同时满足上述性能。现有技术中，常将这两者进行配合使用，采用金属或无机填料以高倍数填充到低粘度、耐热树脂中，这种方法制备的封装材料力学性能不佳，材料硬脆，稍有震动就容易出现裂纹，进而影响元件的使用寿命。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种导热封装绝缘材料及其制备方法，能够在满足封装材料基本性能的同时，提高基体的综合性能。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种导热封装绝缘材料，其组分包括：环氧树脂、聚酰胺、促进剂和抗氧剂，该导热封装绝缘材料的组分还包括碳化硅、碳纤维和增韧增容剂；所述各组分的重量份组成为：环氧树脂100、碳化硅20～30、碳纤维10～15、增韧增容剂8～12、聚酰胺5～8、促进剂1～3、抗氧剂0.5。
在本发明一个较佳实施例中，所述环氧树脂在20℃运动粘度150mPa·s、热导率0.23W·m-1K-1。
在本发明一个较佳实施例中，所述碳化硅粉末粒径为50nm～40um。
在本发明一个较佳实施例中，所述碳纤维的长度为40～60mm，强度1500MPa，模量125GPa。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种导热封装绝缘材料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
（1）增韧增容处理：按配方，将增韧增容剂均分成三分加入环氧树脂、碳纤维和碳化硅粉末中，在100℃下，以300转/min的转速分别搅拌30min；
（2）混合物料：将步骤（1）中经增韧增容处理的环氧树脂、碳纤维和碳化硅粉末按配方混合均匀，再依次加入聚酰胺、促进剂和抗氧剂，搅拌均匀得到混合物料；
（3）将步骤（2）中得到的混合物料在0.1MPa的真空度下，以300转/min的转速边搅拌边脱气，直至混合物料无气泡；
（4）浇注成型：将步骤（3）中脱气处理的混合物料浇注到模具中，置于60℃下固化20h，得到导热封装绝缘材料。
本发明的有益效果是：本发明一种导热封装绝缘材料的制备方法简便，容易实现，通过创造性地加入碳纤维，提高了材料的耐热性能、导热性能和韧性，所制备的导热封装绝缘材料不仅保持了原有的耐化学环境性能，而且具有优异的力学综合性能和导热、绝缘性能，在电子封装领域具有较大的应用前景。
具体实施方式
下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
本发明未提到的原料及实验条件均为本领域常用原料和常规实验条件。
本发明实施例包括：
一种导热封装绝缘材料，其组分包括：环氧树脂、聚酰胺、促进剂和抗氧剂，碳化硅、碳纤维和增韧增容剂；所述碳化硅粉末粒径为50nm～40um，碳化硅的加入可显著提高绝缘材料的导热性能；所述碳纤维的长度为40～60mm，强度1500MPa，模量125Gpa，加入碳纤维一方面可以在绝缘材料内部形成导热通道，增大碳化硅粉末的接触面积，提高其导热性能；另一方面，碳纤维本身具有高强度、高模量和高耐热的优良特性，其加入可以提高绝缘材料的耐热性能，最主要的是提高材料的韧性，避免因材料过度硬脆而产生震裂破坏。
实施例1
各组分的重量份组成为：环氧树脂100、碳化硅20、碳纤维10、增韧增容剂8、聚酰胺5、促进剂1、抗氧剂0.5。
制备方法包括如下步骤：
（1）增韧增容处理：按配方，将8g增韧增容剂均分成三份，分别加入100环氧树脂、10g碳纤维和20g碳化硅粉末中，在100℃下，以300转/min的转速分别搅拌30min；
（2）混合物料：将步骤（1）中经增韧增容处理的环氧树脂、碳纤维和碳化硅粉末按配方混合均匀，再依次加入5g聚酰胺、1g促进剂和0.5g抗氧剂，搅拌均匀得到混合物料；
（3）将步骤（2）中得到的混合物料在0.1MPa的真空度下，以300转/min的转速边搅拌边脱气，直至混合物料无气泡；
（4）浇注成型：将步骤（3）中脱气处理的混合物料浇注到模具中，置于60℃下固化20h，得到导热封装绝缘材料。
上述方法制备的导热封装绝缘材料的性能如下：
拉伸强度1801MPa，无缺口冲击强度112kJ/mm，体积电阻率3.1Ω·m，导热率0.78W·m-1·k-1。
实施例2
各组分的重量份组成为：环氧树脂100、碳化硅30、碳纤维15、增韧增容剂12、聚酰胺8、促进剂3、抗氧剂0.5。
制备方法包括如下步骤：
（1）增韧增容处理：按配方，将12g增韧增容剂均分成三份，分别加入100g环氧树脂、15g碳纤维和30g碳化硅粉末中，在100℃下，以300转/min的转速分别搅拌30min；
（2）混合物料：将步骤（1）中经增韧增容处理的环氧树脂、碳纤维和碳化硅粉末按配方混合均匀，再依次加入8g聚酰胺、3g促进剂和0.5g抗氧剂，搅拌均匀得到混合物料；
（3）将步骤（2）中得到的混合物料在0.1MPa的真空度下，以300转/min的转速边搅拌边脱气，直至混合物料无气泡；
（4）浇注成型：将步骤（3）中脱气处理的混合物料浇注到模具中，置于60℃下固化20h，得到导热封装绝缘材料。
上述方法制备的导热封装绝缘材料的性能如下：
拉伸强度1709MPa，无缺口冲击强度118kJ/mm，体积电阻率2.98Ω·m，导热率0.82W·m-1·k-1。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (5)
1.一种导热封装绝缘材料，其组分包括：环氧树脂、聚酰胺、促进剂和抗氧剂，其特征在于，该导热封装绝缘材料的组分还包括碳化硅、碳纤维和增韧增容剂；所述各组分的重量份组成为：环氧树脂100、碳化硅20～30、碳纤维10～15、增韧增容剂8～12、聚酰胺5～8、促进剂1～3、抗氧剂0.5。
2.根据权利要求1所述的导热封装绝缘材料，其特征在于，所述环氧树脂在20℃运动粘度150mPa·s、热导率0.23W·m-1K-1。
3.根据权利要求1所述的导热封装绝缘材料，其特征在于，所述碳化硅粉末粒径为50nm～40um。
4.根据权利要求1所述的导热封装绝缘材料，其特征在于，所述碳纤维的长度为40～60mm，强度1500MPa，模量125GPa。
5.一种权利要求1所述的导热封装绝缘材料的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：
（1）增韧增容处理：按配方，将增韧增容剂均分成三分加入环氧树脂、碳纤维和碳化硅粉末中，在100℃下，以300转/min的转速分别搅拌30min；
（2）混合物料：将步骤（1）中经增韧增容处理的环氧树脂、碳纤维和碳化硅粉末按配方混合均匀，再依次加入聚酰胺、促进剂和抗氧剂，搅拌均匀得到混合物料；
（3）将步骤（2）中得到的混合物料在0.1MPa的真空度下，以300转/min的转速边搅拌边脱气，直至混合物料无气泡；
（4）浇注成型：将步骤（3）中脱气处理的混合物料浇注到模具中，置于60℃下固化20h，得到导热封装绝缘材料。
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|---|---|---|---|---|
| CN105802139A (zh) * | 2016-04-28 | 2016-07-27 | 太仓市金毅电子有限公司 | 一种高导热低吸水率环氧复合封装材料 |
| CN105924952A (zh) * | 2016-05-16 | 2016-09-07 | 南通市东方塑胶有限公司 | Led用导热绝缘复合材料及其制备方法 |
| CN105949618A (zh) * | 2016-05-31 | 2016-09-21 | 苏州普京真空技术有限公司 | 一种导热绝缘材料 |
| CN107189358A (zh) * | 2017-07-12 | 2017-09-22 | 合肥展游软件开发有限公司 | 一种用于通讯设备的绝缘材料的制备方法 |
| CN112635186A (zh) * | 2020-12-22 | 2021-04-09 | 合肥云路聚能电气有限公司 | —种电感器的绕组封装工艺 |
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2013
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